石油工程與勘探作業指導書TOC\o"1-2"\h\u841第1章石油工程概述 4178601.1石油工程的基本概念 4161691.2石油工程的地位與作用 4146981.3石油工程的發展歷程與趨勢 423689第2章石油地質基礎知識 5117692.1地質基本概念 5307082.1.1地殼 5212622.1.2地層 5314402.1.3構造 5275992.1.4沉積盆地 5260322.2地層與巖性 5164802.2.1地層劃分 626952.2.2巖性特征 6173742.2.3沉積環境 674622.3油氣藏類型及特征 6233802.3.1構造油氣藏 6299262.3.2巖性油氣藏 6218362.3.3水動力油氣藏 6287872.3.4復合油氣藏 6242932.3.5非常規油氣藏 613579第3章鉆井工程 7272843.1鉆井工藝概述 732573.2鉆井液 7240613.2.1水基鉆井液 78423.2.2油基鉆井液 7183103.2.3氣基鉆井液 782123.3鉆井工具與設備 785973.3.1鉆頭 7191413.3.2鉆桿 762883.3.3鉆機 771203.3.4井口裝置 8128293.4鉆井工程常見問題及處理方法 874843.4.1井壁失穩 8264273.4.2鉆井液漏失 8263293.4.3鉆頭磨損 841263.4.4鉆井 86438第4章固井工程 8143284.1固井工藝概述 852344.2固井材料 8246064.3固井設備與施工 9302084.4固井質量評價與問題處理 913597第5章錄井與測井 9294825.1錄井技術 935245.1.1井壁取心技術 9109815.1.2鉆時錄井技術 1028595.1.3油氣顯示錄井技術 1020605.1.4地質錄井技術 10108125.2測井技術 10254395.2.1常規測井技術 10231225.2.2核磁共振測井技術 10189675.2.3成像測井技術 1025255.2.4生產測井技術 10139495.3錄測井資料的應用 10248875.3.1地質解釋 10127825.3.2油氣藏評價 10258655.3.3鉆井工程 11215415.3.4油氣藏動態監測 11176525.3.5油氣藏改造與調整 1129136第6章試井與油氣藏評價 11856.1試井方法 1173406.1.1壓力恢復試井 1167526.1.2流量測試試井 11270816.1.3抽吸試井 1181706.1.4鉆井液侵入試井 11221806.2油氣藏評價參數 1152666.2.1儲量 11113066.2.2儲集層性質 12189886.2.3油氣藏壓力 12304536.2.4油氣藏溫度 12319046.2.5油氣藏流體性質 1297846.3油氣藏評價方法 1275776.3.1參數評價法 12120806.3.2動態評價法 12221886.3.3數值模擬法 12166736.3.4經濟評價法 1215859第7章油氣藏開發工程 12138557.1開發方案設計 12225627.1.1油氣藏地質評價 1238927.1.2開發策略 1373297.1.3開發指標預測 13324177.1.4經濟評價 1349237.2鉆完井工程 13228647.2.1鉆井設計 1382757.2.2鉆井施工 13206607.2.3完井工程 13316867.3采油工程 1383497.3.1采油方法 13286457.3.2采油工藝 13309327.3.3油氣藏動態監測 13105357.4油氣藏改造與提高采收率 13267477.4.1油氣藏改造 13257347.4.2提高采收率技術 143887.4.3油氣藏管理 1431136第8章油氣集輸與處理 14237368.1油氣集輸工程 14263938.1.1概述 14110508.1.2油氣集輸流程 14314398.1.3油氣集輸設施設計要求 14102468.2油氣處理工藝 14155798.2.1概述 1456638.2.2原油處理 15152248.2.3天然氣處理 1537568.3油氣產品質量標準與環保要求 1518628.3.1油氣產品質量標準 15212558.3.2環保要求 1527269第9章石油工程管理與安全 1685719.1石油工程質量管理 16315429.1.1質量管理原則 16198069.1.2質量管理體系 16264439.1.3質量管理措施 1674289.2石油工程項目管理 1649399.2.1項目管理組織 16174929.2.2項目計劃管理 1699999.2.3項目風險管理 16186969.2.4項目溝通與協調 16167829.2.5項目變更管理 16178839.3石油工程安全與環保 1750659.3.1安全管理 17276969.3.2環境保護 17256879.3.3職業健康 1724574第10章石油工程新技術與發展趨勢 171847110.1石油工程新技術 171023810.1.1水平井分段壓裂技術 1762210.1.2深水油氣勘探技術 173186010.1.3智能油田技術 171966910.1.4納米材料在石油工程中的應用 182074010.2石油工程發展趨勢 18472010.2.1非常規油氣資源開發 18677310.2.2綠色環保 181510010.2.3智能化、自動化 18597210.2.4跨學科技術融合 182085210.3我國石油工程面臨的挑戰與機遇 182324410.3.1挑戰 182663310.3.2機遇 18第1章石油工程概述1.1石油工程的基本概念石油工程是一門集地質、工程、化學、物理等多學科知識于一體的綜合性工程技術學科。它主要研究油氣藏的形成、評價、開發、生產和油氣井的工程設計、施工及管理。石油工程涵蓋了從油氣藏勘探、評價、開發到廢棄的整個生命周期，旨在實現高效、安全、環保的油氣資源開發利用。1.2石油工程的地位與作用石油工程在能源領域具有舉足輕重的地位。全球經濟的發展，能源需求不斷增長，石油作為主要的能源資源，其開發與利用對社會經濟發展具有重大影響。石油工程的作用主要體現在以下幾個方面：（1）保障國家能源安全。石油工程通過技術創新和工程實踐，提高油氣資源開發利用效率，降低對外依存度，保障國家能源安全。（2）促進經濟發展。石油工程為油氣田的開發提供技術支持，推動石油產業的發展，進而促進國家經濟的增長。（3）提高油氣藏開發效益。石油工程運用先進的技術手段，優化油氣藏開發方案，提高油氣田的開發水平和經濟效益。（4）保障油氣生產安全。石油工程關注油氣生產過程中的安全風險，采取有效措施，預防發生，保障生產安全。1.3石油工程的發展歷程與趨勢石油工程的發展歷程可分為以下幾個階段：（1）早期摸索階段（19世紀末至20世紀初）。這一階段主要依靠地質勘探和鉆井技術，發覺并開發油氣藏。（2）技術進步階段（20世紀初至20世紀50年代）。這一階段，石油工程逐漸形成了以鉆井、采油、油氣藏工程為核心的技術體系。（3）現代化發展階段（20世紀50年代至今）。在這一階段，石油工程不斷吸收新技術，如計算機技術、信息技術、自動化技術等，實現油氣藏的高效開發。未來石油工程的發展趨勢主要包括：（1）智能化。石油工程將借助大數據、云計算、物聯網等新技術，實現智能化、自動化生產。（2）綠色環保。石油工程將更加注重環境保護，發展清潔生產技術，降低對環境的影響。（3）技術創新。石油工程將繼續推動技術進步，開發深層、非常規油氣資源，提高油氣藏開發效益。（4）跨界融合。石油工程將與其他學科領域交叉融合，如納米技術、生物技術等，為油氣開發提供新思路。第2章石油地質基礎知識2.1地質基本概念地質學是研究地球的物理狀態、化學組成、歷史演變及其內部結構和表層現象的科學。在石油工程與勘探領域，地質基本概念的重要性不言而喻。本節主要介紹與石油地質相關的幾個基本概念。2.1.1地殼地殼是地球表面的最外層，由巖石和礦物組成。地殼厚度約為570公里，分為陸地地殼和海洋地殼。地殼的組成和結構對油氣的、運移和儲存具有重要影響。2.1.2地層地層是指在一定地質時期內，由沉積物堆積形成的具有特定巖性和古生物特征的巖石層序。地層的劃分和對比是石油地質研究的基礎工作。2.1.3構造構造是指地殼中巖石的變形和斷裂現象。構造運動對油氣的、運移和儲存具有控制作用。構造類型包括褶皺、斷層、裂谷等。2.1.4沉積盆地沉積盆地是地殼中相對低洼的地區，沉積物在此聚集。沉積盆地對油氣的和儲存具有重要意義。2.2地層與巖性地層和巖性是石油地質研究的重要內容，它們直接關系到油氣藏的形成和分布。2.2.1地層劃分地層劃分是根據沉積物巖性、古生物、地球化學等特征，將地層劃分為不同的層段。地層劃分有助于了解油氣藏的分布規律。2.2.2巖性特征巖性是指巖石的物理性質、化學組成和結構特征。石油地質中常見的巖性包括砂巖、泥巖、碳酸鹽巖等。巖性對油氣藏的儲集功能具有重要影響。2.2.3沉積環境沉積環境是指沉積物堆積時的自然地理環境和地質條件。沉積環境對巖性、巖相和地層的形成具有決定性作用。2.3油氣藏類型及特征油氣藏是指在地層中儲存有可供開采的石油和天然氣的地質體。油氣藏的類型及特征是石油勘探和開發的關鍵。2.3.1構造油氣藏構造油氣藏是由于地殼構造運動形成的油氣藏，主要包括背斜油氣藏、斷層油氣藏等。2.3.2巖性油氣藏巖性油氣藏是由于巖性變化和巖性組合形成的油氣藏，如砂巖油氣藏、碳酸鹽巖油氣藏等。2.3.3水動力油氣藏水動力油氣藏是由于水動力條件控制的油氣藏，如底水油氣藏、邊水油氣藏等。2.3.4復合油氣藏復合油氣藏是由多種因素共同作用形成的油氣藏，如構造巖性油氣藏、構造水動力油氣藏等。2.3.5非常規油氣藏非常規油氣藏是指儲集在非常規巖石類型中的油氣藏，如頁巖油氣藏、致密砂巖油氣藏等。這類油氣藏的開發對技術要求較高。第3章鉆井工程3.1鉆井工藝概述鉆井工程是石油工程與勘探的關鍵環節，其主要目的是為獲取地下油氣資源提供通道。鉆井工藝包括鉆前準備、鉆井設計、鉆進作業、完井作業及后期維護等步驟。本章將從鉆井工藝的角度，詳細闡述各項技術要點及操作規范。3.2鉆井液鉆井液是鉆井工程中不可或缺的重要物質，其主要功能有：冷卻鉆頭、攜帶巖屑、穩定井壁、傳遞鉆壓等。根據鉆井液的類型，可分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣基鉆井液。3.2.1水基鉆井液水基鉆井液主要由水、膨潤土、加重劑、處理劑等組成。其特點是對環境污染小、成本低、易于處理。但在高溫高壓等復雜地層條件下，功能穩定性相對較差。3.2.2油基鉆井液油基鉆井液以油為連續相，具有良好的潤滑性和穩定性，適用于高溫高壓等復雜地層條件。但成本較高，對環境污染較大。3.2.3氣基鉆井液氣基鉆井液以氣體（如空氣、天然氣等）為連續相，具有冷卻效果好、攜巖能力強等特點，適用于特定條件的鉆井作業。3.3鉆井工具與設備鉆井工程中，根據鉆進、完井等不同階段的需求，選用相應的鉆井工具與設備。以下簡要介紹常用的鉆井工具與設備。3.3.1鉆頭鉆頭是鉆井工程中的關鍵部件，根據鉆頭類型可分為牙輪鉆頭、金剛石鉆頭、PDC鉆頭等。3.3.2鉆桿鉆桿是連接鉆頭和地面鉆機的部件，負責傳遞鉆壓和扭矩。鉆桿通常由高強度鋼管制成。3.3.3鉆機鉆機是鉆井工程的核心設備，根據驅動方式可分為機械鉆機、電動鉆機、液動鉆機等。3.3.4井口裝置井口裝置包括井口防噴器、泥漿循環系統、井口閥門等，主要用于控制井口壓力，保障鉆井安全。3.4鉆井工程常見問題及處理方法3.4.1井壁失穩井壁失穩主要表現為井壁坍塌、縮徑等，處理方法包括：調整鉆井液功能、優化鉆具組合、合理選用鉆井參數等。3.4.2鉆井液漏失鉆井液漏失會導致井壁不穩定、鉆具損壞等，處理方法包括：堵漏劑封堵、調整鉆井液密度、優化鉆井液配方等。3.4.3鉆頭磨損鉆頭磨損會影響鉆進效率，處理方法包括：選用適合的鉆頭類型、優化鉆具組合、調整鉆井參數等。3.4.4鉆井鉆井包括鉆具斷裂、井噴、火災等，預防措施包括：嚴格執行鉆井操作規程、定期檢查設備、提高應急處理能力等。在發生時，應及時采取相應措施，降低損失。第4章固井工程4.1固井工藝概述固井工程是石油工程與勘探作業中的環節，其主要目的是在油氣井的井筒與套管之間形成一層具有良好封堵功能的水泥環，以保證井筒的穩定性、防止油氣水層互竄以及為后續的油氣開采創造有利條件。固井工藝包括以下幾個基本步驟：設計、準備、施工和評價。4.2固井材料固井材料主要包括水泥、添加劑、緩凝劑、分散劑等。水泥是固井材料的核心，其功能直接影響固井質量。添加劑用于改善水泥漿的功能，如調節凝結時間、提高強度、降低滲透率等。選擇合適的固井材料應根據井深、井徑、地層條件、施工要求等因素綜合考慮。4.3固井設備與施工固井設備主要包括水泥漿攪拌設備、輸漿泵、密度計、溫度計、壓力計等。施工過程包括以下幾個步驟：（1）水泥漿配制：根據設計要求，將水泥、添加劑等按比例混合，攪拌均勻，保證水泥漿功能滿足施工要求。（2）泵送水泥漿：通過輸漿泵將水泥漿泵送至井口，再經套管注入井筒。（3）頂替：在泵送水泥漿的同時用清水或其他液體頂替井筒內的泥漿，保證水泥漿能夠充滿整個井筒。（4）候凝：泵送完成后，關閉井口，使水泥漿在井筒內靜止，進行凝固。（5）掃塞：待水泥漿凝固后，采用機械方法清除井筒內的剩余水泥漿。4.4固井質量評價與問題處理固井質量評價主要包括對水泥環的完整性、強度、滲透率等方面的檢測。評價方法有：聲波測井、水泥膠結指數（CBL）測井、變密度測井等。在固井過程中，可能會出現以下問題：（1）水泥漿功能不符合要求：應及時調整配方，保證水泥漿功能滿足施工要求。（2）泵送困難：檢查泵送設備，調整泵送參數，保證泵送順利進行。（3）水泥環不完整：分析原因，采取相應的措施，如優化設計、提高施工質量等。（4）固井質量不合格：根據評價結果，采取補救措施，如重新固井、修補等。針對上述問題，應認真分析原因，制定相應的處理措施，保證固井質量達到預期目標。第5章錄井與測井5.1錄井技術5.1.1井壁取心技術井壁取心技術是通過專門的取心工具，在鉆井過程中獲取地層巖石樣本的方法。該技術對判斷巖性、分析油氣水分布及評價巖層物性具有重要意義。5.1.2鉆時錄井技術鉆時錄井技術是通過記錄鉆井過程中的鉆頭轉速、鉆壓、排量等參數，分析地層巖石的可鉆性，從而為地質勘探提供依據。5.1.3油氣顯示錄井技術油氣顯示錄井技術是通過觀察鉆井液中的氣體、液體及沉淀物等特征，判斷地層中油氣水分布情況，為油氣勘探提供直接證據。5.1.4地質錄井技術地質錄井技術是通過對鉆井過程中的巖屑、巖心、鉆井液等樣品進行分析，研究地層巖石的巖性、分層、化石等地質特征，為油氣勘探提供地質依據。5.2測井技術5.2.1常規測井技術常規測井技術包括自然伽馬、自然電位、電阻率、聲波、密度、中子等測井方法，用于獲取地層巖石的物理性質，為油氣勘探提供定量評價。5.2.2核磁共振測井技術核磁共振測井技術通過測量地層巖石中的氫核磁共振信號，獲取孔隙度、滲透率等物性參數，為油氣藏評價提供重要信息。5.2.3成像測井技術成像測井技術通過高分辨率成像，直觀反映地層巖石的裂縫、孔洞等特征，為油氣藏評價和開發提供精細地質模型。5.2.4生產測井技術生產測井技術主要用于已開發油氣藏的動態監測，包括產量、含水率、壓力等參數的測量，為油氣藏管理提供依據。5.3錄測井資料的應用5.3.1地質解釋錄測井資料用于地層劃分、巖性識別、油氣水分布判斷等地質解釋工作，為油氣勘探提供基礎地質信息。5.3.2油氣藏評價利用錄測井資料，結合地質、地震等資料，進行油氣藏的儲量計算、可采性評價、開發方案設計等工作。5.3.3鉆井工程錄測井資料為鉆井工程設計提供地層壓力、巖石可鉆性等參數，指導鉆井作業的安全、高效進行。5.3.4油氣藏動態監測通過生產測井資料，分析油氣藏的產能、含水率、壓力等動態變化，為油氣藏管理提供科學依據。5.3.5油氣藏改造與調整根據錄測井資料，分析油氣藏的剩余油分布、裂縫發育情況等，為油氣藏改造與調整提供決策支持。第6章試井與油氣藏評價6.1試井方法試井是對油氣藏進行動態分析的重要手段，其目的是獲取油氣藏的物理特性、流體性質及流動規律等參數。試井方法主要包括以下幾種：6.1.1壓力恢復試井壓力恢復試井是在關閉油氣井生產后，記錄井底壓力隨時間的變化，分析壓力恢復曲線，從而獲取油氣藏的壓力、滲透率等參數。6.1.2流量測試試井流量測試試井是通過測量油氣井在不同工作制度下的產量、流壓等參數，分析油氣藏的產能、流動規律及邊界條件。6.1.3抽吸試井抽吸試井是利用泵對油氣井進行抽吸，改變井底壓力，觀察產量與壓力的變化，從而了解油氣藏的產能、滲透率等特性。6.1.4鉆井液侵入試井鉆井液侵入試井是在鉆井過程中，觀察鉆井液侵入油氣層后壓力、產量等參數的變化，分析油氣藏的邊界條件及滲透性。6.2油氣藏評價參數油氣藏評價參數主要包括以下幾方面：6.2.1儲量儲量是油氣藏評價的核心參數，包括原地儲量、可采儲量、可動儲量等。6.2.2儲集層性質儲集層性質包括巖石類型、孔隙度、滲透率、含油飽和度等，這些參數直接影響油氣藏的開發效果。6.2.3油氣藏壓力油氣藏壓力是油氣藏評價的重要參數，包括原始地層壓力、目前地層壓力、飽和壓力等。6.2.4油氣藏溫度油氣藏溫度對油氣藏的相態、流動規律等有重要影響，是油氣藏評價的關鍵參數。6.2.5油氣藏流體性質油氣藏流體性質包括密度、粘度、含硫量等，這些參數對油氣藏的開發工藝及經濟效益有較大影響。6.3油氣藏評價方法油氣藏評價方法主要包括以下幾種：6.3.1參數評價法參數評價法是通過分析油氣藏的地質、地球物理、工程等參數，建立油氣藏模型，預測油氣藏的儲量、產能等。6.3.2動態評價法動態評價法是基于油氣藏的生產數據，運用試井、生產分析等方法，研究油氣藏的流動規律，評價油氣藏的開發效果。6.3.3數值模擬法數值模擬法是通過構建油氣藏的數學模型，運用計算機模擬技術，預測油氣藏在不同開發條件下的動態變化。6.3.4經濟評價法經濟評價法是從經濟效益的角度，對油氣藏的開發投資、成本、收益等進行評估，為油氣藏的開發決策提供依據。第7章油氣藏開發工程7.1開發方案設計7.1.1油氣藏地質評價油氣藏開發方案設計的基礎是對油氣藏地質條件的準確評價。主要包括油氣藏類型、構造形態、儲層物性、流體性質及分布、溫度壓力系統等。7.1.2開發策略根據油氣藏地質評價結果，制定合理的開發策略，包括開發方式、開采層系、井網布置、生產制度等。7.1.3開發指標預測預測油氣藏開發過程中的各項指標，如可采儲量、采收率、生產周期、產量變化等。7.1.4經濟評價對開發方案進行經濟評價，保證項目具有良好的經濟效益。7.2鉆完井工程7.2.1鉆井設計根據油氣藏地質條件和開發要求，制定鉆井工程設計，包括井型、井深、鉆井液、鉆頭選擇等。7.2.2鉆井施工按照鉆井工程設計進行施工，保證鉆井過程安全、高效。7.2.3完井工程根據油氣藏特性和開發要求，選擇合適的完井方式，包括射孔、壓裂、酸化等。7.3采油工程7.3.1采油方法根據油氣藏特性和開發方案，選擇合適的采油方法，如自然舉升、人工舉升等。7.3.2采油工藝研究并實施油氣藏開發過程中的各項采油工藝技術，提高油氣藏的開采效果。7.3.3油氣藏動態監測對油氣藏生產過程中的動態參數進行實時監測，為調整開發方案提供依據。7.4油氣藏改造與提高采收率7.4.1油氣藏改造針對油氣藏開發過程中出現的問題，采取相應的改造措施，如壓裂、酸化、熱采等。7.4.2提高采收率技術研究并應用提高油氣藏采收率的技術，如化學驅、氣體驅、微生物驅等。7.4.3油氣藏管理通過科學的油氣藏管理，優化開發方案，提高油氣藏的整體開發效果。第8章油氣集輸與處理8.1油氣集輸工程8.1.1概述油氣集輸工程主要包括油井產物從井口至油氣處理站的輸送、分離、計量及初步處理等環節。本章主要介紹油氣集輸工程的基本流程、設施及設計要求。8.1.2油氣集輸流程（1）井口裝置（2）油氣輸送管線（3）站場設施a.分離與計量b.儲存與外輸c.安全與自動化控制8.1.3油氣集輸設施設計要求（1）管線設計a.管線選材b.管線布局c.管線強度與穩定性（2）站場設計a.設備選型與布局b.安全防護措施c.自動化控制系統8.2油氣處理工藝8.2.1概述油氣處理工藝主要包括原油脫水和穩定、天然氣脫水、脫硫、壓縮及液化等環節。本章主要介紹油氣處理工藝的基本原理、流程及設備。8.2.2原油處理（1）脫水a.熱化學脫水b.液液萃取脫水c.吸附脫水（2）穩定a.常壓穩定b.加壓穩定8.2.3天然氣處理（1）脫水a.吸附法b.冷凍法（2）脫硫a.化學法b.生物法（3）壓縮與液化8.3油氣產品質量標準與環保要求8.3.1油氣產品質量標準（1）原油質量標準（2）天然氣質量標準（3）油品質量標準8.3.2環保要求（1）廢水處理（2）廢氣處理（3）固廢處理（4）環保設施設計要求本章詳細介紹了油氣集輸與處理的相關內容，旨在為工程設計和現場操作提供參考。在實際工程中，應結合具體情況，遵循相關法規和標準，保證油氣集輸與處理的安全、高效和環保。第9章石油工程管理與安全9.1石油工程質量管理9.1.1質量管理原則石油工程質量管理應遵循以下原則：合規性、科學性、系統性和持續性。保證工程質量符合國家及行業標準，保障石油工程的穩定、高效運行。9.1.2質量管理體系建立健全質量管理體系，包括質量策劃、質量控制、質量保證和質量改進。對工程項目實施全過程質量控制，保證工程質量達到預期目標。9.1.3質量管理措施（1）強化質量意識，提高員工素質；（2）嚴格執行設計文件和施工規范；（3）對關鍵工序和重點環節實施嚴格監控；（4）定期開展質量檢查，及時整改存在的問題；（5）加強質量信息管理，提高質量管理水平。9.2石油工程項目管理9.2.1項目管理組織構建高效、靈活的項目管理組織，明確項目各參與方的職責和權利，保證項目順利實施。9.2.2項目計劃管理制定科學、合理的項目計劃，包括進度計劃、成本計劃、資源計劃等，保證項目按照計劃高效推進。9.2.3項目風險管理開展項目風險評估和預警，制定應對措施，降低項目風險對工程的影響。9.2.4項目溝通與協調建立項目溝通協調機制，保證項目各參與方之間的信息暢通，協調解決項目中出現的問題。9.2.5項目變更管理對項目變更進行嚴格控制，保證變更合理、合規，降低變更對項目的影響。9.3石油工程安全與環保9.3.1安全管理（1）制定完善的安全管理制度，保證工程安全；（2）加強安全教育培訓，提高員工安全意識；（3）